[发明专利]一种微波法制备高性能聚乳酸基复合材料的方法

说明书

本发明属于聚合物材料领域，具体涉及一种微波法制备高性能聚乳酸基复合材料的方法。所述的制备方法包括以下步骤：a、使用改性剂对坚果壳颗粒和陶瓷质晶须进行表面改性；b、将一定重量百分比的丙交酯、改性后的坚果壳颗粒和陶瓷质晶须置于茄型瓶中，并进行超声混合均匀；c、加入一定摩尔比的催化剂，并搅拌均匀；d、将均匀搅拌后的混合物，置于微波炉中，在一定微波功率条件下保温一定时间得到具有较高性能的聚乳酸基复合材料。本方法采用坚果壳颗粒与陶瓷质晶须协同增强聚乳酸，显著提高了聚乳酸基复合材料的综合性能。利用微波加热方法制备聚乳酸复合材料，具有反应时间短、高效节能、无环境污染、降低生产成本等特点。

技术领域

本发明属于聚合物材料领域，具体涉及一种微波法制备高性能聚乳酸基复合材料的方法。

背景技术

聚乳酸是一种新兴起的可降解塑料，由成本低的农作物提纯出的淀粉生产。淀粉通过微生物发酵可制得乳酸，乳酸经过化学反应聚合成PLA。其自身优异的可降解性（在自然状态下可以被生物分解，产物是CO₂和H₂O），既节约资源又不产生垃圾，符合环保的要求，是普遍接受的绿色材料。普通塑料使用过后大部分都是焚烧，这会产生二氧化碳，加剧温室效应，而PLA塑料处理方法则是埋进土壤里，其被微生物分解后产生的CO₂在土层下被生物吸收，CO₂不进入大气，不引发温室效应。PLA的物理机械性能优异，多通过吹塑、热塑等各种各样的成型方法，加工简单，适用范围广。

然而，单一组分的聚乳酸难以满足人们的需要，并且单一组分的聚乳酸往往具有脆性大，耐热性差，结晶速率慢，加工成型周期长等缺点。将聚乳酸与其他材料进行复合，不仅具有聚乳酸和增强材料的特点，还能改善聚乳酸的一些缺陷。因此，聚乳酸基复合材料已经成为研究热点。坚果（杏仁、榛子、核桃、腰果、松子等）又称干果、壳果，这类果实都有坚硬的果壳包围，坚果壳具有质轻、尺寸稳定性良好、强度大和耐磨性好等特点。以坚果壳颗粒作为增强材料，可以改善材料的耐磨性和抗冲击性能等。另外，碳化硅（钛酸钾）晶须具有优良的机械性能、耐热性、耐用腐蚀性以及抗高温氧化性能，该晶须与基质材料具有良好的相容性，已成为各类高性能复合材料的主要增强、增韧剂之一。

此外，微波加热是一种新型加热方法。在高分子合成领域中，传统的合成方法有明显的缺点，如耗时、耗能，但收率低、产物分子量低。一般来说微波是一种加热能，它能够高效利用，它应用在合成工艺中可以大幅度减少反应时间、降低耗能，所以成为了高分子领域里最值得研究合成方式。随着微波技术的发展，尤其是微波仪器的出现，为高分子聚合反应开辟了崭新的道路。相比与传统聚合方法，具有高效节能、无环境污染等优点。微波虽然应用于聚乳酸材料的合成并不多。但其显示出的优势和发展前景已经被大众认可，为降低聚乳酸成本、实现清洁生产的开创了一条新道路。

因此，为了更好地满足聚乳酸在现代工业的应用，本发明拟以坚果壳颗粒（杏仁、榛子、核桃、腰果、松子等）和陶瓷质晶须（碳化硅和钛酸钾晶须）协同增强聚乳酸，另外结合快速、清洁的微波加热方法，以便制备一种低成本、高性能的聚乳酸基复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、高性能聚乳酸基复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

a、使用改性剂对坚果壳颗粒和陶瓷质晶须进行表面改性；b、将一定重量百分比的丙交酯、改性后的坚果壳颗粒和陶瓷质晶须置于茄型瓶中，并进行超声混合均匀；c、加入一定摩尔比的催化剂，并搅拌均匀；d、将均匀搅拌后的混合物，置于微波炉中，在一定微波功率条件下保温一定时间得到具有较高性能的聚乳酸基复合材料。

所述改性剂为硅烷、钛酸酯、铝酸酯、烷基胺中的任意一种。

所述坚果壳颗粒为杏仁、榛子、核桃、腰果、松子壳颗粒中的任意一种或其混合物。

所述坚果壳颗粒的平均颗粒尺寸为1微米~200微米。